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重塑節(jié)能理念

節(jié)能增效是當今時代的要求。這不僅有助于遏制氣候變化，而且對于保持經(jīng)濟競爭力也至關(guān)重要——能源成本高昂的國家和所謂的能源綠洲，概莫能外。

阿拉伯聯(lián)合酋長國擁有豐饒的天然氣和石油資源，可謂名副其實的能源金礦。盡管如此，這個國家仍然傾注巨資于可持續(xù)發(fā)展。其中一個項目以其宏大的目標而尤為引人矚目：在阿布扎比建造一個零碳的、與環(huán)境和諧共存的城市居住區(qū)。盡管計劃數(shù)度變更，施工屢屢延誤，Masdar City依然有望在幾年內(nèi)竣工。自2014年1月起，這座城市的一棟建筑物已經(jīng)在這片沙漠中向世人預(yù)示了環(huán)境友好的高能效生活方式——這就是西門子中東新總部大廈。憑借杰出的能效，這棟建筑物已獲得LEED白金認證。

西門子基礎(chǔ)設(shè)施與城市業(yè)務(wù)領(lǐng)域*執(zhí)行官博樂仁博士表示：“可以說，這棟精心設(shè)計的西門子大廈仿佛一個盒中盒。”西門子基礎(chǔ)設(shè)施與城市業(yè)務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)組合包含了Masdar City所使用的樓宇系統(tǒng)。這棟大廈采用了非常高效的密封式墻，這降低了導熱率。得益于使用具有可持續(xù)發(fā)展性的材料，以及更加重要的是，得益于使用西門子技術(shù)，新的西門子總部大廈的能耗需求相當于德國的低能耗建筑。大廈外殼由金屬板構(gòu)成，這些金屬板可以隨一天當中太陽在天空中的位置移動而調(diào)節(jié)，以保證充分遮擋陽光。與此同時，被玻璃圍起來的中庭可將陽光反射到大廈下方的公共空間，以及大廈內(nèi)的寫字間中。正廳形成了煙囪效應(yīng)，允許熱空氣從中逸出。此外，空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水被用于灌溉。

在阿布扎比的Masdar，西門子的新總部擁有效率和可持續(xù)發(fā)展特性。

沙漠氣候。博樂仁說：“這是一棟真正具有可持續(xù)發(fā)展特性的建筑物——盡管處在氣溫常常飆升至45攝氏度以上的氣候環(huán)境中，它業(yè)已獲得LEED白金認證。這不僅體現(xiàn)了這棟建筑的，更表明了當今技術(shù)的巨大潛力。”

然而，有一個問題是：既然阿聯(lián)酋擁有如此豐饒的廉價能源，為什么還要投入數(shù)十億資金開展像Masdar City這樣的項目以及建造諸如新的西門子總部大廈的復雜建筑物？要理解這個問題，必須放眼未來。從長遠上講，哪怕是在中東地區(qū)，天然氣和石油儲量也是有限的。因此，世界各國紛紛投資于未來，以保證在礦物燃料時代終結(jié)之后延續(xù)繁榮。

在許多工業(yè)化國家，這個問題更為緊迫。特別是對于歐洲各國，能源價格節(jié)節(jié)攀升造成了巨大壓力。具有反諷意味的是，在這個地區(qū)，關(guān)鍵成本動因之一是歐洲各國為發(fā)展旨在遏制愈演愈烈的氣候變化的理念而作的努力。特別是在實行能源轉(zhuǎn)型政策的德國，更是如此。德國大力推廣可再生能源已導致電價飛漲。

現(xiàn)在，德國工業(yè)電價約為每度15歐分，比歐洲均價高24%。遙望大西洋對岸，特別是頁巖氣資源的開采為美國工業(yè)界提供了極低電價（目前約為每度電5歐分），這足以令德國企業(yè)憂心忡忡。如此之低的電價令所有其他國家望塵莫及，盡管中國和印度在電價排名中緊隨其后。（參見圖表）

此外，2012年，歸功于大舉采用新型燃氣發(fā)電廠來取代老式燃煤發(fā)電廠，美國的二氧化碳排放量降低了約6%。同年，德國因發(fā)電而排放的二氧化碳增加了3%左右。

節(jié)能增效帶來的競爭優(yōu)勢。歐洲的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)認識到，節(jié)能增效是與來自電價低得多的地區(qū)的企業(yè)競爭的重要手段之一。一個節(jié)能增效方法是采用智能負荷管理系統(tǒng)，如園藝工具制造商Gardena公司所使用的系統(tǒng)。Gardena公司使用的系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)用電量，以避免出現(xiàn)負荷高峰。另外一個例子是一家平板玻璃制造商利用生產(chǎn)廢熱來發(fā)電。

不論是發(fā)電廠使用的刷新世界紀錄的燃氣輪機，還是丹麥的智能電網(wǎng)（上圖），合理利用能源是時代的要求。

平板玻璃廠使用溫度高達500攝氏度的廢熱來發(fā)電（上圖）。

智能樓宇技術(shù)可以將用電量降低多達40%，智能解決方案也可用于有效地讓鋼鐵工業(yè)的電老虎“節(jié)食”。這樣的舉措不僅能降低能耗和排放，同時也能顯著降低營運成本。Alexander Fleischanderl博士是位于奧地利林茨的西門子奧鋼聯(lián)鋼鐵科技有限公司的技術(shù)創(chuàng)新管理和ECO解決方案主管。他認為，實際上，鋼鐵工業(yè)在這方面大有可為。Fleischanderl表示：“如果鋼鐵工業(yè)全面采用當前市場上所有旨在節(jié)約能源和原材料以及最大限度降低二氧化碳排放的西門子技術(shù)，那么，事實上這將窮盡一切具有經(jīng)濟效益并且切實可行的途徑。”

像這樣的例子表明，在工業(yè)領(lǐng)域，有許多途徑可用于提高能效，其中一些方法還能通過降低成本來提高企業(yè)的競爭力，從而保證就業(yè)。然而，在通過提高能效來增強競爭力方面，還有很大的潛力尚待挖掘。諸多研究項目——如西門子攜手大眾汽車和弗勞恩霍夫協(xié)會聯(lián)合開展的旨在優(yōu)化汽車工業(yè)機器人的運動及能耗的研究項目——表明，未來節(jié)能增效將成為時代的要求。

不過，要實現(xiàn)長期持續(xù)降低能耗，還要求相關(guān)立法支持。歐盟正在制定相應(yīng)的法律。譬如，一項新的指令規(guī)定，從2014年到2020年期間，歐盟成員國必須實現(xiàn)相當于其在2010年至2012年期間的年均能耗1.5%的年均節(jié)能率。

對于未來，這樣的節(jié)能增效至關(guān)重要，因為最清潔、最廉價的能源是未被使用的能源。就此而言，在未來，競爭力極其重要，因為幾乎不可能預(yù)測電價以及其他形式能源的價格走勢。此外，必須抑制價格漲勢，以免價值創(chuàng)造鏈向美國等能源價格低廉的地方轉(zhuǎn)移。

德國政府已經(jīng)認識到了這個危險，并且計劃修改德國的《可再生能源法》，以及批準一項2014年8月1日開始生效的新法律?？赡艿拇胧┌ǎ瑐?cè)重采用廉價技術(shù)，從2017年開始通過招標程序來確定補貼水平，以及改為實行捆綁直銷模式，或者改為實行能讓所有用電戶都作出其應(yīng)有的貢獻，為開發(fā)可再生能源提供資金的制度。改革旨在緩和電價漲勢，同時繼續(xù)朝著能源轉(zhuǎn)型目標邁進。

波動的電力市場。顯然，隨著時間的推移，特別是風力發(fā)電和太陽能發(fā)電會導致電力市場波動加劇。這是因為使用這些能源會同時在電能供應(yīng)和需求兩側(cè)引起波動。因此，這方面的一個關(guān)鍵問題是，可以向電網(wǎng)輸送多大比例的可再生能源電能，而不會導致不穩(wěn)定，同時確保低電價。盡管從理論上似乎可以向工業(yè)化國家，如德國，供應(yīng)*利用可再生能源生產(chǎn)的電能，但目前尚不清楚這樣做要花費多少成本。不過有一點是清楚的，那就是必須采用高效的蓄能解決方案和靈活高效的燃氣發(fā)電廠，因為這將確保當風力發(fā)電或太陽能發(fā)電不足時，在短短數(shù)分鐘內(nèi)向電網(wǎng)補充供電。在遙遠的未來，這樣的燃氣發(fā)電廠也可能采用氫氣或甲烷來發(fā)電。將利用風電場和太陽能發(fā)電站生產(chǎn)的過剩電能，通過電解和甲烷化，以環(huán)境友好的方式生產(chǎn)出這些氣體。

可再生能源挑戰(zhàn)：未來不僅能源需求會出現(xiàn)波動，能源供應(yīng)也會發(fā)生波動。

此外，耗能設(shè)備必須隨電力供應(yīng)的波動而近乎實時地調(diào)節(jié)電力需求，以保證電網(wǎng)穩(wěn)定。在丹麥的Bornholm島上開展的歐洲規(guī)模最大的智能電網(wǎng)項目，便是一個這樣的例子。在這個項目中，樓宇供暖設(shè)備、鍋爐和熱泵等均可根據(jù)電能供應(yīng)情況自動調(diào)節(jié)其運行，而不會影響住戶的舒適感。然而，對于未來，僅做到這一點是不夠的。到那時候，為了保證對與天氣有關(guān)的波動作出適當響應(yīng)，必須提前若干天計劃好可再生能源發(fā)電量。

為此，西門子已經(jīng)研制了一款基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測軟件，用以有效應(yīng)對這樣的波動，從而更好地管理未來的電力市場。來自慕尼黑西門子中央研究院的Ralph Grothmann博士表示：“這款軟件可以提前幾天預(yù)測出可再生能源發(fā)電量，然后將這些預(yù)測數(shù)據(jù)與同期需求量預(yù)測數(shù)據(jù)相比較。這樣一來，就可以預(yù)測出電能過?；蚬?yīng)不足的情況，從而制定相應(yīng)的計劃。這樣就能更加有效地銷售過剩電能。利用這款軟件，我們在將常規(guī)電廠作為備用系統(tǒng)進行管理時也可以提高效率，降低成本。”這些例子讓我們看到了希望。如果歐洲工業(yè)界要在哪怕能源價格居高不下的情況下保持其在國際市場上的競爭力，那么，歐洲可以化被動為主動，或者至少知道所面臨的挑戰(zhàn)是什么。在這方面付出的努力甚至可能催生出新的產(chǎn)品和解決方案，在后礦物燃料時代真正賦予歐洲競爭優(yōu)勢。不論在任何情況下，就節(jié)能增效而言，絕不要否定任何可能性。不說別的，阿布扎比的西門子總部大廈就證明了這一點。要知道，短短幾年前，誰曾想過，一棟身處沙漠氣候中的建筑物能夠像德國的低能耗建筑物那樣，既舒適又高效呢？